Dolgu Maddesi Eklenmesiyle İletken Polimer Kompozitlerinin Hazırlanması

Abstract

Within the scope of the project, conductive polymer composites with uniform filler distribution were produced by mixing thermoplastic polymers and carbon-based conductive fillers in molten form. Electrical, mechanical, thermal and morphological characterization of the produced composites were carried out. In the project experiments, conductive polymer composites of different compositions were prepared by mixing high-density polyethylene (HDPE), Nylon 6, Polypropylene (PP), Poly(ethylene thermthalate) (PET) polymer matrices, carbon black and multi-walled carbon nanotube particles in a twin-screw extruder. Test specimens were prepared using pressure and injection molding devices. The electrical properties of the samples were determined using two- and four-point probe conductivity measurement methods. During the mechanical characterization processes, tensile and impact strength tests were applied to the composites. Thermal properties were examined using DSC (diffrential scanning calorimetry) device. Morphological features were examined by SEM (scanning electron microscope). The electrical conductivity of insulating thermoplastic polymers has been reduced to the semiconductor level. The lowest critical concentration value (0.25% carbon nanotube by weight) was obtained in the PET-carbon nanotube composite system. The mechanical properties of composites have changed with the addition of fillers. The best improvement in mechanical properties was observed in PP-based composites. In general, as the amount of filler in the composites increased, the percentage of crystallization decreased.

Proje kapsamında termoplastik polimerler ile karbon bazlı iletken dolgu maddelerini eriyik halde karıştırarak, düzgün dolgu maddesi dağılımına sahip iletken polimer kompozitleri üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin elektriksel, mekanik, termal ve morfolojik karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Proje deneylerinde, Yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE), Naylon 6, Polipropilen (PP), Poli(etilen terftalat) (PET) polimer matriksleri ile karbon siyahı ve çok duvarlı karbon nanotüp parçacıkları çift vidalı ekstrüderde karıştırılarak farklı kompozisyonlarda iletken polimer kompozitleri hazırlanmıştır. Test numuneleri basınçlı ve enjeksiyonlu kalıplama cihazları kullanılarak hazırlanmıştır. Numunelerin elektriksel özellikleri iki ve dört nokta temaslı iletkenlik ölçme yöntemleri kullanılarak belirlenmiştir. Mekanik karakterizasyon işlemleri sırasında kompozitlere çekme ve darbe dayanımı testleri uygulanmıştır. Termal özellikler DSC (diffrential scanning calorimetry) cihazı kullanılarak incelenmiştir. Morfolojik özellikler SEM (taramalı elektron mikroskopu) kullanılarak araştırılmıştır. Yalıtkan termoplastik polimerlerin elektriksel iletkenlikleri yarı-iletken seviyesine indirilmiştir. En düşük kritik konsantrasyon değeri (ağırlıkça % 0.25 karbon nanotüp) PET-karbon nanotüp kompozit sisteminde elde edilmiştir. Kompozitlerin mekanik özellikleri dolgu maddesi katkısıyla değişiklik göstermiştir. Mekanik özelliklerdeki en iyi iyileşme PP bazlı kompozitlerde gözlenmiştir. Genel olarak kompozitlerin içerisindeki dolgu maddesi miktarı arttıkça kristallenme yüzdesi düşmüştür.